La mise en place d’un outil d’optimisation d’un réseau...

Dédicace

A mes parents AMMAR et NABIHA pour leurs

Sacrifices, leur encouragement continu et leur

dévouement inconditionnel.

A mes chères sœurs Imen,

Chanez et Souha.

A ma fiancée kawther

A tous mes amis pour leur

soutien aux moments difficiles.

A tous ceux qui m’ont

aidé et encouragé de près ou de loin.

A tous ceux qui

m’aiment et que j’aime.

TAREK

Remerciements

Ce travail a été réalisé dans le cadre de notre projet de fin d’études au sein de la société

Tunisie Télécom, pour l’obtention du Master professionnel en Nouvelles Technologies en

Télécommunications et Réseaux à l’Université Virtuelle de Tunis (UVT).

Au terme de ce travail, nous tenons à remercier sincèrement notre encadreur de l’UVT M

Ghorbel Khaled, pour sa serviabilité et ses hautes qualités morales, pour son soutien et ses

conseils avisés.

Nous adressons également notre profonde gratitude et nos remerciements à notre encadreur M

Saadi Brahim, ingénieur à Tunisie Télécom, pour son assistance, ses conseils judicieux et sa

disponibilité.

Nos sincères remerciements iront également à tous nos enseignants de l’UVT pour la

formation qu’ils nous ont donnée ainsi qu'aux membres du jury qui ont accepté de juger ce

travail.

Finalement nous ne manquerons pas de remercier tous ceux qui n'ont épargné aucun effort, de

près ou de loin, pour nous permettre d'accomplir ce travail.

1 La mise en place d’un outil d’optimisation d’un réseau Advanced LTE Pour Tunisie Telecom

Contents Liste des figures .............................................................................................................................. 5

Liste des tableaux ............................................................................................................................ 6

Liste des Abréviations .................................................................................................................... 7

Introduction générale .................................................................................................................... 11

Cahier des charges ........................................................................................................................ 12

........................................................................................................................................................ 13

Chapitre 1: Introduction au réseau Advanced LTE .................................................................... 13

Introduction ............................................................................................................................... 14

1. 1 Présentation du LTE ...................................................................................................... 14

1. 2 Architecture d’un réseau LTE-A .................................................................................. 15

1. 3 User Equipment UE ....................................................................................................... 16

1. 4 Réseau d’accès Evolved-UTRAN ................................................................................ 16

1. 5 Réseaux coeur EPC........................................................................................................ 17

1.5.1 Mobility Manager Entity (MME) .......................................................................... 18

1.5.2 Home Subscriber Server (HSS) ............................................................................. 18

1.5.3 Serving Gateway (SGW) ....................................................................................... 18

1.5.4 Packet Data Network Gateway (PGW)................................................................. 18

1.5.5 Policy and Charging Rules Function (PCRF) ...................................................... 19

1. 6 Technique d’accès.......................................................................................................... 19

1.6.1 OFDM ..................................................................................................................... 20

1. 7 Les Canaux et les signaux Physiques ........................................................................... 22

1.7.1 Les canaux radios ................................................................................................... 22

1. 8 Techniques multi-antennes : MIMO (Multiple-Input Multiple Output) .................... 24

1.8.1 Généralités .............................................................................................................. 24

1.8.2 Diversité de transmission ....................................................................................... 25


1.8.3 Modulations et codage adaptatifs .......................................................................... 26

1. 9 Les réseaux hétérogènes (HetNet) ................................................................................ 26

Conclusion ................................................................................................................................. 27

........................................................................................................................................................ 28

Chapitre 2: Dimensionnement et Planification du ...................................................................... 28

Réseau Mobile LTE-Advanced .................................................................................................... 28

Introduction ............................................................................................................................... 29

2.1 Processus de dimensionnement d’eNode B ................................................................. 29

2.2 Dimensionnement orienté couverture ........................................................................... 32

2.2.1 Bilan de liaison ....................................................................................................... 32

2.2.2 Modèle de Propagation : ........................................................................................ 37

2.2.3 Le modèle Cost231-Hata ....................................................................................... 38

2.2.4 Détermination du nombre de sites......................................................................... 38

2.3 Dimensionnement orienté capacité ............................................................................... 40

2.3.1 Introduction ............................................................................................................ 40

2.3.2 Planification de la capacité LTE ........................................................................... 40

2.3.3 Calcule du debit moyenne du site (Cell throughput) ........................................... 41

2.3.4 Estimation de la demande de trafic et le facteur surréservation (overbooking

Factor) 42

2.3.5 Capacité en fonction du nombre des sites............................................................. 43

Conclusion : ............................................................................................................................... 44

Chapitre 3 : Conception ................................................................................................................ 45

Introduction ............................................................................................................................... 46

3.1 Spécification des besoins............................................................................................... 46

3.1.1 Besoins fonctionnels .............................................................................................. 47

3.1.2 Besoins non fonctionnels ....................................................................................... 47

3.2 Outils de conception ...................................................................................................... 47


3.2.1 Choix du langage de modélisation ........................................................................ 47

3.2.2 Logiciel de modélisation : Microsoft Visual studio ultimate 2012 ................... 48

3.3 Les diagrammes UML ................................................................................................... 48

3.3.1 Le diagramme de cas d’utilisation ........................................................................ 48

3.3.2 Le diagramme de classe ......................................................................................... 50

3.3.3 Le diagramme de séquence.................................................................................... 52

3.4 Conclusion ...................................................................................................................... 55

........................................................................................................................................................ 56

Chapitre 4 : Réalisation et planification ...................................................................................... 56

Introduction ............................................................................................................................... 57

4.1 Etude technique .............................................................................................................. 57

4.1.1 Matériels de base : .................................................................................................. 57

4.1.2 Environnement logiciel .......................................................................................... 57

4.2 Vue globale du projet : .................................................................................................. 58

4.3 Présentation des interfaces ............................................................................................ 60

4.3.1 L’interface d’authentification ................................................................................ 60

4.3.2 Interface d’accueil .................................................................................................. 61

4.3.3 Interface paramètre Zone ....................................................................................... 62

4.3.4 Interface Radio Link budget (bilan de liaison radio) ........................................... 62

4.3.5 Interface Cell Radius COST-HATA 231 .............................................................. 63

4.3.6 Interface Résultat de dimensionnement de couverture ........................................ 63

4.3.7 Interface dimensionnement de capacité ................................................................ 64

4.3.8 Interface résultat Final de dimensionnement de capacité .................................... 65

4.3.9 Interface consultation ............................................................................................. 66

4.4 La phase de planification ............................................................................................... 66

4.4.1 Présentation de l'environnement de travail ........................................................... 66

4.4.2 Etape de planification Atoll ................................................................................... 67


4.5 Conclusion ...................................................................................................................... 74

Conclusion générale et perspectives ............................................................................................ 75

Bibliographies ............................................................................................................................... 77

Annexes ......................................................................................................................................... 80


Liste des figures

Figure 1.1 : Evolution vers LTE-A[1]. ........................................................................................ 15

Figure 1.2 : architecture de LTE [2]. .......................................................................................... 16

Figure 1.3 : Architecture E-UTRAN [3]. .................................................................................... 17

Figure 1.4 : Architecture d’EPC [4]. ............................................................................................ 19

Fig 1.5 : Modulation FDMA [5] .................................................................................................. 20

Figure 1.6 : Différence entre OFDMA et SC-FDMA pour l’allocation des porteuses [6] . ..... 22

Figure 1.7: Les canaux radio en liaison montante et descendante [7]. ...................................... 22

Figure 1.8 : Schéma général d’un système de transmission MIMO [8]. ................................... 25

Figure 1.9 : Schémas représentatifs des systèmes SISO, MISO, SIMO et MIMO [9] ............. 25

Figure 1.10 : Technique de modulation en LTE [10] ................................................................. 26

Figure 1.13 : Technique de Hnet LTE [11] ................................................................................. 27

Figure 2.1 : Radio Link Budget pour une liaison descendante [12]. ........................................ 33

Figure 2.2 : Radio Link Budget pour une liaison montante [12] ............................................... 33

Figure 2.3 : variation SINR en fonction de nbre de bloc de ressources [13] ............................ 35

Figure 2.4 : le SINR pour liaison montante et descendante [14] ............................................... 36

Figure 2.1 : Configuration des secteurs cellulaires [15] ............................................................ 39

........................................................................................................................................................ 49

Figure 3.1 : diagramme de cas d’utilisation globale ................................................................... 49

Figure 3.2 : Diagramme de cas d’utilisation «Dimensionnement de couverture» .................... 49

Figure 3.3 : Diagramme de cas d’utilisation «Dimensionnement de capacité» ........................ 50

Figure3.4 : Diagramme de classe ................................................................................................. 51

Figure 3.5 : diagramme de séquence « Authentification » ........................................................ 53

Figure 3.5 : Diagramme de séquence « générale » ..................................................................... 54

Figure 4.1 : vue globale du projet ................................................................................................ 58

Figure 4.2 : les références ............................................................................................................. 59

Figure 4.3 : les modéles ................................................................................................................ 59

Figure 4.4 : les interfaces graphiques .......................................................................................... 60

Figure 4.5 : Interface d’authentification ...................................................................................... 60

Figure 4.6 : Echec d’authentification ........................................................................................... 61

Figure 4.7 : interface d’accueil ..................................................................................................... 61

Figure 4.8 : interface paramètre zone .......................................................................................... 62


Figure 4.9 : interface Radio Link budget ..................................................................................... 62

Figure 4.10 : Interface Cell Radius COST-HATA 231 .............................................................. 63

Figure 4.11 : Interface Résultat de dimensionnement de couverture......................................... 63

Figure 4.12 : Interface dimensionnement de capacité ................................................................ 65

Figure 4.13 : Interface résultat dimensionnement de capacité ................................................... 65

Figure 4.14 : Interface consultation des anciens opérations ....................................................... 66

Figure 4.15 : type de projet dans ATOLL ................................................................................... 67

Figure 4.16 : systèmes de coordonnées dans ATOLL ................................................................ 67

Figure 4.17 : carte topographie de Tozeur ville ......................................................................... 68

Figure 4.18 : Implémentation des sites dans la carte .................................................................. 69

Figure 4.19 : les paramètres de l’émetteur et du récepteur......................................................... 69

Figure 4.20 : Simulation du zone orienté couverture .................................................................. 70

Figure 4.21 : Histogramme de la prédiction de couverture ........................................................ 71

Figure 4.22 : Simulation du zone orienté débit DL (throughput) .............................................. 72

Figure 4.23 : Histogramme coverage by DL throughput............................................................ 72

Figure 4.24 : Simulation du zone orienté rapport signal / bruit ................................................. 73

Figure 4.24 : résultat final de la simulation ................................................................................. 74

Figure A1 : comparaison du RLB entre dufferent technologie en uplink et downlink ........... 82

Liste des tableaux

Tableau 1 : Empreinte du site en fonction du nombre de secteurs [16] .................................... 39

Tableau 2 : Débit moyen des cellules DL pour le LTE [17] ...................................................... 42

Tableau 3 : les résultats pour le modèle Cost-231 Hata sur la fréquence 2600 MHz [18] ....... 64

Tableau 4 : Les perte des feeders par rapport la frequence ........................................................ 81

Tableau 5 : Etude de cas de dimensionnement à Munich avec 2 frequence 700 Mhz et 2600

Mhz ................................................................................................................................................ 82


Liste des Abréviations

3GPP : Third Generation Partnership Project

AMC : Adaptative Modulation Codage

ARQ : Automatic Repeat Request

CCCH : Common Control Channel

CDMA : Code Division Multiple Access

CP : Cyclic Prefix

CQI : Channel Quality Indicator

DFT : Discrete Fourier Transform

DL : Downlink

DL-SCH : Downlink Shared Channel

DTCH : Dedicated Traffic Channel

DwPTS : Dowlink Pilot Time Slot

EDGE : Enhanced Data Rates for GSM Evolution

EIR : Equipment Identity Register

eNodeB : E-UTRAN NodeB

EPA : Extended Pedestrian Model A

EPC : Evolved Packet Core

EPS : Evolved Packet System

ETU : Extended Typical Urban

E-UTRAN : Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

EVA : Extended Vehicular Model A

FDD : Frequency Division Duplex

FDMA : Frequency-Division Multiple Access

GPRS : General Packet Radio Service

GSM : Global System for Mobile

HLR : Home Location Register

HSDPA : High-Speed Downlink Packet Access

HSPA : High-Speed Packet Access

HSS : Home Subscriber Server

HSUPA : High-Speed Uplink Packet Access


IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers

IP : Internet Protocol

LTE : Long-Term Evolution

MAPL : Maximum Allowable Path Loss

MCCH : Multicast Control Channel

MCH : Multicast Channel

MCS : Modulation and Coding Scheme

MIMO : Multiple-Input Multiple-Output

MME : Mobility Management Entity

PUSCH : Physical Uplink Shared Channel

QAM : Quadrature Amplitude Modulation

QoS : Quality-of-Service

QPSK : Quadrature Phase-Shift Keying

RACH : Random Access Channel

RAN : Radio Access Network

RB : Resource Block

RE : Resource Element

RF : Radio Frequency

RS : Reference Symbol

S1 : The interface between eNodeB and the EvolvedPacket Core.

SAE : System Architecture Evolution

SC-FDMA : Single Carrier- Frequency Division Multiple Access

SGSN : Serving GPRS Support Node

S-GW : Serving Gateway

SIMO : Single Input Multiple Output

SINR : Signal-to-Interference-and-Noise Ratio

SNR : Signal-to-Noise Ratio

SOH : System OverHead

SSS : Secondary Synchronization Signal

SU-MIMO : Single-User MIMO

TDD : Time-Division Duplex

TTI : Transmission Time Interval


UE : User Equipment

UL : Uplink

UL-SCH : Uplink – Shared Channel

UMTS : Universal Mobile Telecommunications System

UTRAN : Universal Terrestrial Radio Access Network

WCDMA : Wideband Code Division Multiple Access

X2 : The interface between eNodeBs.

OFDM : Orthogonal Frequency-DivisionMultiplexing

OFDMA : Orthogonal Frequency-Division Multiple Access

PAPR : Peak-to-Average Power Ratio

PBCH : Physical Broadcast Channel

PCCH : Paging Control Channel

PCFICH : Physical Control Format Indicator Channel

PCH : Paging Channel

PCRF : Policy Charging and Rules Function

PDCCH : Physical Downlink Control Channel

PDCP : Packet Data Convergence Protocol

PDSCH : Physical Downlink Shared Channel

PDU : Packet Data Unit

P-GW : PDN-Gateway

PHICH : Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel

PMCH : Physical Multicast Channel

POH : Protocol OverHead

PRACH : Physical Random Access Channel

PRB : Physical Resource Block

PS : Packet Switched

PSS : Primary Synchronization Signal

PUCCH : Physical Uplink Control Channel


Résumé

Ce travail est lié au dimensionnement des réseaux d'accès radio LTE et au développement de

l'outil de dimensionnement . Les différentes étapes du processus de dimensionnement sont

énumérées et expliquées. Les méthodes et modèles pour la couverture et la planification des

capacités sont développées pour le dimensionnement des réseaux d'accès radio LTE. L'accent

est mis sur le budget de la liaison radio avec une couverture détaillée et de la capacité. Les

résultats sont traités dans un outil simple d'utilisation pour le dimensionnement.

En se référant à des résultats et des valeurs donnés par Tunisie télécom portant sur la phase

zéro du réseau 3G, nous donnons une recommandation pour l’implantation du réseau A-LTE.

Mots-clés: 3GPP, LTE, dimensionnement, la planification du réseau, la capacité, les modèles

de propagation.

Abstract

This work is related to the dimensioning of LTE radio access networks and the development

of tool for dimensioning . the different stages of the design process are listed and explained.

Methods and models for coverage and capacity planning are developed for the design of the

LTE radio access networks. The focus is on the budget of the radio link with detailed

coverage and capacity. The results are produced in a simple to use tool for sizing.

Referring to the results and the values given by Tunisia Telecom on zero phase of 3G

network, we provide a recommendation for the implementation of A-LTE network.

Keywords: 3GPP, Advanced LTE, Dimensioning, Network Planning, Capacity, propagation

models.


Introduction générale

Le réseau radio mobile est aujourd'hui un domaine en pleine effervescence. Pendant la

dernière décennie, les évolutions des télécommunications ont donné naissance une nouvelle

gamme de services qui dépasse les services classiques afin de satisfaire l’accroissement du

nombre des utilisateurs et les exigences des taux de données élevés.

Le succès de la technologie de type 3G, qui permet aux utilisateurs d'avoir accès à un réseau

Internet mobile, a conduit à un élargissement des réseaux de télécommunication. Ces réseaux

ont favorisé l'intégration de services innovants et ont offert un débit approprié, permettant aux

opérateurs de répondre à des besoins spécifiques.

Cette évolution a conduit les opérateurs à adapter leurs méthodes de dimensionnement et de

planification aux nouvelles technologies. La complexité au niveau du réseau s’en est trouvée

augmentée, et, elle devient encore plus importante quand les réseaux regroupent plusieurs

technologies d'accès pour former un réseau hétérogène. La prochaine évolution des

communications sans fil concerne les réseaux mobiles de prochaine génération, dont le

développement est basé sur l'infrastructure déjà existante. La planification doit répondre à de

nouveaux défis: l’accroissement des nouveaux services, la compatibilité avec les réseaux

actuels, la gestion intercellulaire des utilisateurs, la qualité de service.

De ce fait, se déroulera notre projet fin d’étude effectué en collaboration avec Tunisie

Telecom. Au cours de notre rapport, nous avons quatre chapitres à mettre en oeuvre. Nous

entamerons le travail par le premier chapitre qui donnera un aperçu général du réseau LTE,

son architecture, ses caractéristiques, ses technologies d'accès et ses protocoles. Une

deuxième partie sera consacrée pour détailler le dimensionnement orienté vers la couverture

et la capacité. Dans la partie suivante nous élaborerons la conception et la réalisation par

l’exposition des différentes interfaces de l’application et nous validerons notre solution par

une simulation avec ATOLL. Enfin nous terminerons avec une conclusion qui récapitule notre

travail et qui présente les connaissances acquises suite à ce projet de fin d’étude.


Cahier des charges

Titre du projet : La mise en place d’un outil d’optimisation d’un réseau Advanced LTE Pour

TunisieTelecom

Encadré par : M. Ghorbel khaled

M. Saadi Brahim

Cahier de charges :

Recherche bibliographique sur le réseau LTE

Développement d’un outil de dimensionnement des EnodeB des réseaux Advanced

LTE

Test de validation pour notre outil de dimensionnement réalisé avec l’outil de

planification radio Atoll

Méthodologie : Au cours de ce projet, nous adopterons une démarche qui a le plan suivant :

Phase d’étude théorique.

Phase de conception.

Phase de réalisation.

Phase de test.

Mots clés : A-LTE, dimensionnement orienté capacité et couverture, planification, bilan de

Liaison, modèle de trafic, eNodeB….

Outils : C# - Atoll 3.2.1


Chapitre 1: Introduction au réseau

Advanced LTE


Introduction

Ce premier chapitre est consacré pour la présentation du réseau radio mobile LTE Long

Term Evolution. Dans ce premier chapitre, nous présenterons les différentes composantes de

la Technologie LTE-Advanced et ses caractéristiques, les canaux radio, les technologies

OFDMA, SC-FDMA, MIMO et les types de modulation-codage.

1. 1 Présentation du LTE

3GPP (Third generation partnership project) a commencé à travailler sur l'évolution des

systèmes mobiles 3G en novembre 2004. L'occasion a été l'évolution RAN Work Shop, à

Toronto, au Canada. Cet atelier a été ouvert pour tous les organismes intéressés, les membres

et les non-membres de 3GPP [8]. Cela a conduit à la participation de plus de 40 contributeurs

de tous les domaines du business Mobile. Il s'agissait d'opérateurs, de fabricants et des

instituts de recherche en donnant leur avis sur l'évolution du Universal Terrestrial Radio accès

réseau (UTRAN) . Un ensemble d'exigences de niveau élevé a été identifié dans l'atelier afin

d'affiner la fourniture du service et réduire les coûts pour l'utilisateur et l'opérateur. En

somme, les principaux objectifs et cibles du développement du LTE –A peuvent être énoncés

comme suit :

Augmentation de la capacité du système et réduire le coût par bit, ainsi que l'utilisation du

spectre 2G et 3G existants avec le nouveau spectre.

La réalisation notable de la hausse des taux de données mis en balance avec les systèmes 3G

existants, avec l'objectif de 100Mbps en liaison montante et sur 50Mbps en liaison

descendante.

Couverture plus large en offrant des débits supérieurs au plus large des domaines et

souplesse d'utilisation des bandes de fréquences existantes et nouvelles.

Atteindre la capacité du système supérieur à trois fois la capacité des systèmes actuels et

augmentation des services de provisionnement - plus de services à moindre coût avec une

meilleure expérience utilisateur.


Figure 1.1 : Evolution vers LTE-A[1].

1. 2 Architecture d’un réseau LTE-A

L’architecture du réseau d’accès A-LTE n’a pas subi des modifications énormes, par rapport à

l’architecture en LTE SAE. La seule évolution a été la présence du nœud relais qui

s’introduite entre l’UE et l’eNodeB, et son installation est optionnelle.

L’architecture générale du réseau LTE comporte 3 parties :

User Equipement

Un réseau d'accès : l'E-UTRAN

Un réseau cœur : Réseau tout-IP


Figure 1.2 : architecture de LTE [2].

1. 3 User Equipment UE

Il s'agit de l'équipement terminal (laptop, Smartphone...) utilisé par les usagers du réseau.

1. 4 Réseau d’accès Evolved-UTRAN

Il ne contient que des eNodeBs qui assurent l’échange radio avec l’E-UTRAN. A la différence

de la 3G, les fonctions supportées par le RNC ont été réparties entre l’eNodeB et les entités du

réseau coeur SGW.


Figure 1.3 : Architecture E-UTRAN [3].

Les eNodeB sont reliés entre eux par une interface X2.

L’interface X2 : c’est une interface logique. Elle est introduite dans le but de

permettre aux eNodeBs d’échanger des informations de signalisation durant le

Handover ou la signalisation, sans faire intervenir le réseau coeur. L'eNodeB est relié

au coeur du réseau à travers l'interface S1.

L’interface S1 : c’est l’interface intermédiaire entre le réseau d’accès et le réseau

coeur. Elle peut être divisée en deux interfaces élémentaires : Cette dernière consiste

en S1-U (S1- Usager) entre l'eNodeB et le SGW et S1-C (S1-Contrôle) entre l'eNodeB

et le MME.

Les eNodeB ont offert deux qualités au réseau : la sécurité en cas de problème d’un relais et le

partage des ressources équitable en cas de saturation du lien principale.

1. 5 Réseaux coeur EPC

Les principaux noeuds logiques de l’EPC sont :


1.5.1 Mobility Manager Entity (MME)

Le MME est le noeud qui gère la signalisation entre l’UE et le réseau coeur. Il est responsable

de la gestion de la connexion de signalisation qui est prise en charge par le protocole NAS et

de la sécurité entre le réseau et l’UE. Il a en charge la gestion des phases d’établissement, la

reconfiguration et le relâche des bearers. Il maintient un contexte contenant notamment les

paramètres de sécurité et les capacités radio et réseau de l’UE tant que celui-ci est enregistré

au réseau.

1.5.2 Home Subscriber Server (HSS)

Le HSS est la base de données contenant les informations de souscriptions de l’utilisateur

telles que le profil de QoS de l’abonné ou les restrictions d’accès en itinérance. Il contient

également les informations concernant les réseaux de données (PDN) auxquels l’utilisateur

peut se connecter. Le HSS supporte des informations dynamiques telles que l’identité du

MME auquel l’utilisateur est actuellement attaché. Il peut aussi intégrer le centre

d’authentification ou AuC (Authentication Center) qui permet l’authentification des abonnés

et fournit les clés de chiffrement nécessaires .

1.5.3 Serving Gateway (SGW)

La S-GW permet le transfert des paquets IP vers les utilisateurs du réseau. Elle sert de point

d’ancrage d’une part pour les bearers de données lorsque l’UE est en mobilité entre plusieurs

eNodeB et d’autre part pour l’interfonctionnement avec d’autres technologies d’accès comme

l’UMTS ou le GPRS.

La S-GW conserve également des contextes sur les bearers de l’UE lorsqu’il est en veille. Si

elle reçoit des données destinées à un UE en veille, la S-GW contacte le MME pour notifier

l’UE et rétablir ainsi les bearers associés aux contextes. Par ailleurs, la S-GW géré quelques

fonctions annexes au sein du réseau visité dans le contexte d’itinérance, telles que l’envoi

d’informations pour la facturation et les interceptions légales.

1.5.4 Packet Data Network Gateway (PGW)

La P-GW a pour premier rôle d’allouer une adresse IP à l’UE. Elle permet également de

mettre en application la qualité de service. Elle supporte la fonction appelée Deep Packet

Inspection ou inspection approfondie des paquets, qui analyse les paquets du plan usager,

identifie la nature des flux, applique les règles prédéfinies pour tous les clients ou par client en

fonction de l’offre souscrite. La PGW permet aussi de mettre en oeuvre la facturation par flux


de données, conformément aux règles définies par le PCRF. Enfin, elle sert de point d’ancrage

pour l’interfonctionnement avec d’autres technologies d’accès non 3GPP telles que

CDMA2000 et WiMAX.

1.5.5 Policy and Charging Rules Function (PCRF)

Le PCRF est un noeud optionnel au sein de l’architecture EPC, qui permet de gérer l’accès au

réseau de données (PDN) en fonction du forfait de l’abonnée. Il peut également indiquer les

caractéristiques de QoS à appliquer sur les flux de données lors de l’établissement d’une

session ou en cours de session .

Figure 1.4 : Architecture d’EPC [4].

1. 6 Technique d’accès

Pour tout système radio mobile, il faut définir une technique d’accès qui permet une gestion

des ressources radio disponibles. Pour les réseaux LTE-Advanced, la technique OFDMA est

utilisée dans le sens descendant et la technique SC-FDMA ( single carrier Frequency Division

Multiple Access ) est appliquée dans le sens montant.


1.6.1 OFDM

Le multiplexage OFDM est une technique qui consiste à subdiviser la bande de transmission

en N sous canaux, conduisant à une augmentation de la durée symboles. C’est une technique

de modulation multi-porteuses à base de transformée de Fourier rapide qui permet de diviser

le flux de données à transmettre en N sous flux de données parallèles, qui seront transmis sur

des sous bandes orthogonales différentes. Cette technique permet d’offrir une grande

efficacité au niveau de l’utilisation du spectre et de la puissance grâce à l’utilisation de N

sous-porteuse orthogonales et très proche l’une de l’autre.

Fig 1.5 : Modulation FDMA [5]

De plus, l’augmentation de la durée symbole accroit la robustesse de l’OFDM face au temps

de propagation du aux trajets multiples (NLOS). D’autre part, une grande immunité contre les

interférences inter-symboles crée par la propagation NLOS est apportée par l’insertion d’un

temps de garde appelé aussi préfixe cyclique (CP). En effet, le symbole

OFDM est allongé avec ce préfixe qui doit être plus grand que le plus grand des retards qui

apparaissent dans le canal. Si un symbole d’une transmission précédente arrive en retard à

cause de la propagation multi-trajets, il entre en collision avec le CP du symbole actuel, et

comme la taille du CP est suffisante, cette collision ne peut pas affecter le reste du symbole,

où il y a les informations utiles.

a) OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)

L’OFDMA est une technique, à la fois, de multiplexage basé sur l’OFDM et d’accès multiple

qui permet de multiplexer un flux de données issus de plusieurs utilisateurs grâce à


l’utilisation de la technique de sous-canalisation. L’OFDMA consiste à introduire trois types

de sous-porteuse :

Sous porteuses pilotes pour la synchronisation et l’estimation du canal.

Sous porteuses de données pour la transmission de données.

Sous porteuses nulles au symbole pour lutter contre l’interférence co-canal.

LTE utilise la technique OFDMA en voie descendante car elle nécessite une alimentation

importante de l’amplificateur. Ceci ne pose pas problème pour une station de base fixe, mais

cela n’est pas adapté à un émetteur alimenté par une batterie (cas d’un terminal mobile). Pour

cela, LTE utilise en voie montante SC-FDMA qui est très similaire à

OFDMA, mais plus efficace en consommation d’énergie.

b) SC-FDMA

Pour la voie montante, on utilise un dérivé de l’OFDM appelé SC-FDMA qui permet une

meilleure couverture pour les amplificateurs de puissance utilisés par les UE . Le SC-FDMA

offre des performances et une complexité globale similaire à l’OFDMA mais utilise une

technique de multiplexage fréquentiel à une seule porteuse. La figure 1.6 montre la différence

entre les deux méthodes d’accès OFDMA et SC-FDMA :


Figure 1.6 : Différence entre OFDMA et SC-FDMA pour l’allocation des porteuses [6] .

1. 7 Les Canaux et les signaux Physiques

1.7.1 Les canaux radios

Il existe trois types de canaux radios : les canaux logiques, transports et physiques.

Figure 1.7: Les canaux radio en liaison montante et descendante [7].

Les canaux logiques existent au-dessus de la couche MAC. Ils représentent les services de

transfert de données offerts par le MAC et sont définis par le type d'information qu'ils

véhiculent. Les types des canaux logiques comprennent des canaux de contrôle (pour les

données destinées au contrôle) et des canaux de trafic (pour les données du plan utilisateur).

a) Les canaux logiques

Broadcast Control Channel (BCCH), utilisé pour transmettre les systèmes

d’information du réseau à tous les terminaux mobiles d’une même cellule.

Paging Control Channel (PCCH), utilisé pour la pagination de terminaux mobiles dont

l’emplacement au niveau cellulaire n’est pas connu de la part du réseau.

Common Control Channel (CCCH), utilisé pour la transmission des informations de

contrôle à l’aide d’un accès aléatoire.


Dedicated Control Channel (DCCH), dédié pour la transmission des informations de

contrôle du terminal mobile ou vers celui-ci. Ce canal est utilisé pour les

configurations individuelles des terminaux mobiles comme les messages de Handover.

Multicast Control Channel (MCCH), utilisé pour transmettre les informations

demandées pour une réception multicast.

Dedicated Traffic Channel (DTCH), utilisé pour la transmission des données de

l’utilisateur vers/de un terminal mobile.

Multicast Traffic Channel (MTCH), utilisé pour la transmission des services MBMS

(Multimedia Broadcast/Multicast Service) en liaison descendante.

b) Les canaux de transport

Les Canaux de transport sont situés dans les blocs de transport en bas de la couche MAC.

Quelque canaux logiques sont utilisés pour la liaison descendante, d’autres sont pour la

liaison montante. Commençons par les canaux de transport de la liaison descendante, nous

trouvons :

Broadcast Channel (BCH).

Paging Channel (PCH), pour envoie du PCCH.

Multicast Channel (MCH), déployer pour transmettre les informations MCCH afin de

maintenir les transmissions multidiffusion.

Pour la liaison montante, nous avons :

Uplink Shared Channel (UL-SCH), c’est le canal important pour l’envoie des données

en liaison montante. Il est utilisé par la plupart des canaux logiques.

Random Access Channel (RACH), deployer pour les conditions d’accès aléatoire.

c) Les canaux physiques

Ce sont en fait les canaux physiques qui transportent les données des utilisateurs ainsi que les

messages de contrôles qui lui sont parvenus des canaux logiques. La plupart des canaux

physiques sont employé pour la liaison descendante.

Pour la liaison descendante, nous avons :

http://www.synonymes.com/synonyme.php?mot=employ%E9


Physical Broadcast Channel (PBCH), livré les informations systèmes necessaires

essentiels pour les UEs afin d’accéder au réseau.

Physical Downlink Control Channel (PDCCH), livre essentiellement

l’ordonnancement de l’information.

Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), déployé pour l’unicast et les fonctions

de paging.

Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH), transmis les acquittements HARQ

pour surveiller la transmission en Uplink.

Physical Multicast Channel (PMCH), apporte les informations système à des fins de

multicast.

Pour la liaison montante, nous avons :

Physical Uplink Control Channel (PUCCH), apporte les acquittements de HARQ.

Physical Uplink Shared Channel (PUSCH), ce canal est l’équivalente du canal

PDSCH en liaison descendante.

Physical Random Access Channel (PRACH), déployé pour les fonctions d’accès

aléatoires.

1. 8 Techniques multi-antennes : MIMO (Multiple-Input Multiple

Output)

1.8.1 Généralités

La demande croissante en terme de débits de données exigée par de nouveaux services

multimédia (internet sans fil, visioconférence, télévision numérique pour la téléphonie

mobile) et d’une meilleure qualité de service pour les communications sans fil nécessite de

proposer de nouvelles techniques pour augmenter la capacité du canal de transmission sans

fil. Les techniques actuelles associées à des modulations et des codages adaptées mettant en

œuvre un lien point à point permettent d’approcher à la limite théorique de Shannon.

Cependant l’efficacité spectrale acquise de par ce système ne satisfait pas aux contraintes de

performances présentes et futures.

La technique des antennes multiples, plus manifeste sous l’expression anglaise MIMO

(Multiple Input Multiple Output), répond éventuellement à ces contraintes.


De récentes recherches en théorie de l’information ont montré que la capacité des systèmes

multi-antennes augmente linéairement avec le nombre d’antennes, dépassant

considérablement la limite théorique de Shannon en apparence et ceci sans consommer de

ressources radios supplémentaires.

Figure 1.8 : Schéma général d’un système de transmission MIMO [8].

1.8.2 Diversité de transmission

Le but de la diversité spatiale est de rendre la transmission plus robuste. Il n’y a pas

d’augmentation du taux de données. Ce mode utilise des données redondantes sur des

chemins différents.

Il existe deux types de diversité :

Diversité RX : Quand il y a plus de RX que de TX antennes.

Diversité TX : Quand il ya plus de TX que de RX antennes.

Figure 1.9 : Schémas représentatifs des systèmes SISO, MISO, SIMO et MIMO [9]


1.8.3 Modulations et codage adaptatifs

La modulation employer dans le LTE est une modulation inductible qui changeant en fonction

de la distance qui sépare l’abonné de l’eNodeB. Chaque sous-porteuse est modulée l'aide de

différents niveaux de modulation : QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) (4QAM), 16-

QAM et 64-QAM (Quadrature Amplitude Modulation). La modulation d’amplitude en

quadrature (QAM) permet de doubler l’efficacité de la modulation d’impulsion en amplitude

(PAM) en modulant les amplitudes des composants sinus et cosinus de la porteuse. Le signal

produit consiste en deux trains d’impulsions PAM en quadrature de phase.

Figure 1.10 : Technique de modulation en LTE [10]

1. 9 Les réseaux hétérogènes (HetNet)

Offrir un service de haut débit mobile de haute qualité en utilisant un réseau hybride avec un

contrôle unifiés et d'optimisation. Pour permettre de garantir la plus haute qualité pour les

utilisateurs exigeants le smartphone, le réseau doit avoir un faible nombre d'appareils par

cellule. Les utilisateurs doivent également être aussi proches de la station de base que

possible. Tout cela nécessite de petites cellules. Cependant, les grandes cellules sont le moyen

le plus rentable de servir les utilisateurs qui se déplacent rapidement et les maisons de

campagne.

La meilleure façon de répondre à ces différentes exigences est avec notre réseau hétérogène

(Hetnet) solution qui déploie un mélange de technologies, les fréquences, la taille des cellules

et des architectures de réseau pour répondre de façon optimale aux changements rapides de la

demande des clients.


Nous pouvons vous aider à gérer ce réseau hybride comme un tout unifié afin que les clients

puissent être orientés à la meilleure cellule en fonction de leur vitesse, Des applications et des

périphériques utilisé. HetNet est constitué donc d’une station macro qui coopère avec

plusieurs petites cellules de tailles réduites de façon transparente dans le but d’augmenter la

capacité de la couverture.

Figure 1.13 : Technique de Hnet LTE [11]

Conclusion

Dans ce chapitre nous avons présenté la nouvelle génération Advanced LTE release 10. Une

bonne connaissance de l’architecture et de ses caractéristiques permet aux planificateurs de

mieux gérer les ressources, de faciliter l'évolution du réseau en intégrant des technologies plus

performantes, qui leur permettent de fournir en même temps des services de bonne qualité. Le

chapitre suivant est une étude sur la planification et le dimensionnement du réseau A-LTE

dans laquelle nous détaillons le processus de dimensionnement du réseau d’accès LTE/LTE-

Advanced.


Chapitre 2: Dimensionnement et

Planification du

Réseau Mobile LTE-Advanced


Introduction

Le dimensionnement est la phase initiale de la planification du réseau. Il fournit la première

estimation du nombre d'éléments du réseau ainsi que la capacité de ces éléments. Le but du

dimensionnement est d’estimer le nombre requis de stations de base radio nécessaires pour

soutenir un trafic spécifié dans une zone bien définie.

Dans ce chapitre, nous présenterons notre processus de dimensionnement du réseau LTE,

2.1 Processus de dimensionnement d’eNode B

Le dimensionnement des eNodeB est la partie la plus sensible du processus de

dimensionnement. Pour dimensionner les eNodeB, nous avons besoin de suivre deux

méthodes : un dimensionnement orienté couverture et un dimensionnement orienté capacité.

Le premier tient compte des exigences en couverture et le deuxième donne une estimation des

ressources nécessaires pour supporter un trafic de données avec un certain niveau de QoS. En

outre, le nombre des eNodeB sera le plus du nombre résultant de deux approches.

NbreNodeB=Max { NbreNodeB(couverture), NbreNodeB(capacité)}

Le dimensionnement est basé sur un ensemble de paramètres d'entrée et les résultats fournis

sont pertinents pour cet ensemble de paramètres d'entrée. Ces paramètres incluent la région

sous examen, l’etendue du trafic et de QoS requis . Le dimensionnement prévoit l'évaluation

des besoins en infrastructures de réseaux. Cela se fait avec l'aide de l'outil pour les accès

principaux réseaux et de dimensionnement. il utilise des modèles relativement plus simples

pour la modélisation des conditions réelles par rapport à la planification détaillée. Des

méthodes et des modèles plus simples permettent de réduire le temps nécessaire pour le

dimensionnement. En revanche, l’outil de dimensionnement doit être suffisamment précis

pour fournir des résultats avec un niveau acceptable de précision, lors du chargement avec

profil du trafic attendu et le nombre d'abonnés. Le dimensionnement de réseau cellulaire sans

fil est directement lié à la qualité et à l'efficacité du réseau et peut affecter profondément son

développement. Le dimensionnement de réseau cellulaire sans fil suit ces étapes de base :

Analyse du Traffic/donnés

Estimation de la couverture.

Evaluation de la capacité

Un ensemble approprié d'entrées est vital pour le dimensionnement pour obtenir des résultats

précis. Le dimensionnement cellulaire nécessite quelques éléments fondamentaux de données.


Ces paramètres incluent la population de l'abonné, la répartition du trafic, la zone

géographique à couvrir, la bande de fréquence, la bande passante allouée, et les exigences de

couverture et de capacité.Les modèles de propagation doivent être sélectionnés et modifiés (si

nécessaire) en fonction de la zone et la bande de fréquences. Ceci est nécessaire pour estimer

la couverture.

Les paramètres spécifiques au système comme, la puissance d'émission des antennes, leurs

gains, l’estimation des pertes du système, le type de système d'antenne utilisé, etc., doivent

être connus avant le début du dimensionnement du réseau sans fil cellulaire. Chaque réseau

sans fil possède son propre ensemble de paramètres.

L'analyse du trafic donne une estimation du trafic à transporter par le système.Les différents

types de trafic qui seront effectués par le réseau seront modélisés. Les types de trafic peuvent

inclure les appels vocaux, VoIP, PS ou CS trafic. Les frais généraux portés par chaque type de

trafic sont calculés et inclus dans le modèle. Les temps et la quantité de trafic est également

prévue pour d'évaluer la performance du réseau et déterminer si le réseau peut satisfaire aux

exigences énoncées.


Processus du dimensionnement du réseau A-LTE :

Radio link Budget

Cost-231 HATA

Choisir model de

propagation

COST-231 HATA

Début de

Dimensionnement

MAPL

Dimensionnement de

capacité

EIRP

Calcule nombre des

sites

FIN

Gain du systéme

RX sensibilité

Perte

Calcule rayon du

cellule (cell Radius)

Nombre de Sites

- Cell Capacity

-Trafic per user

Dimensionnement de

capacité -Busy hours average

-BH carries

Nombre de site

Comparaison

Nbr de sites

FIN


2.2 Dimensionnement orienté couverture

Pour couvrir une surface donnée, nous devons déterminer le nombre de stations requises pour

éviter l'échec d’accès, la coupure de communication et les taux de handover. Pour ce faire,

nous devons suivre les étapes suivantes :

2.2.1 Bilan de liaison

Le RLB donne la perte de trajet maximale autorisée, et à partir de laquelle la taille des cellules

est calculée en utilisant un modèle de propagation approprié.

Le RLB pris en compte : les puissances d'émission, les gains, les pertes d'antenne, les gains de

diversité, les marges d’interférence.

Pour LTE, l'équation MAPL est comme suit (en dB): (1)

Downlink: MAPL = EIRPDL- SUE – LNF – IMDL – Lpen – LbodyLoss+GEU Antenna

Uplink: MAPL = EIRPUL- SeNB – LNF – IMUL – Lpen – LbodyLoss+ GeNB Antenna

+GeNB

Avec :

• MAPL = Perte de trajet totale rencontrée par le signal envoyé de l'émetteur au récepteur

(dB)

• EIRP: puissance de rayonnement isotrope équivalente

• S-Rx: sensibilité de recepteur

• LNF: log normal fading margin

• IM: Interference Margin

• G -antenna: Gain de l'antenne d'émission

• G-shad - Gain contre le Shadowing

• L-pen – perte de Pénétration

• L-feeder: perte de Feeder

• L-body – perte de pénétration du corps humain


La figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant descendante.

Figure 2.1 : Radio Link Budget pour une liaison descendante [12].

La figure ci-dessous illustre l’équation de bilan de liaison pour les liens montants :

Figure 2.2 : Radio Link Budget pour une liaison montante [12]

Puissance de rayonnement isotrope équivalente (EIRP) :


EIRP est synonyme de la puissance qui serait soit rayonnée par une antenne isotrope

théorique pour atteindre la densité maximale observée dans la direction d'antenne maximale

Gain.

• EIRPDL= PeNB Tx – LeNB-feeeders – LeNB-Jumpers – LeNB-connectors+G Antenna

• EIRPUL= PUE Tx + GAntenna – Lbody

Sensibilité de recepteur (Srx)

La sensibilité de réception indique le niveau de signal minimal qui peut encore être reçu avec

succès.

• Srx= Nsub-T + SINR + Fnoise + NRB

Avec :

Nsub-T = Puissance de bruit thermique par sous-porteuse (correspond à 15 kHz)

SINR: Signal d'Interférence et de bruit

Fnoise: Receiver Noise Figure

NRB – Nombre de ressource block

Puissance du bruit thermique (Nsub-T )

• Nsub-T = k x T x B

Avec :

Nsub-T: puissance bruit thermique

T: Temperature [Kelvin]

k: Constante de Boltzmann

B: Bande passante

Signal à Interférence et Bruit (SINR)


Le signal à Interférence et Bruit (SINR) est le rapport de puissance de signal utile à brouillage

total qui provient des cellules voisines ainsi que le bruit thermique.

Signal à Interférence et Bruit SINR est le principal indicateur de performance pour le LTE. le

bord de la cellule est défini en fonction du SINR requis pour un débit de cellule donnée.

Donc, la connaissance exacte du SINR requis est au cœur de l'authenticité de la RLB et donc

du processus de dimensionnement. Le SINR requis dépend sur les facteurs suivants:

Modulation et de codage (MCS)

Modèle de canal de propagation

Plus le MCS est utilisé, plus le SINR est nécessaire et vice-versa. Cela signifie que

l'utilisation de QPSK ½ aura un SINR inférieur à celui exigé 16-QAM ½.

Le SINR dépend du nombre du bloc de ressource comme l’indique la figure suivante :

Figure 2.3 : variation SINR en fonction de nbre de bloc de ressources [13]


Figure 2.4 : le SINR pour liaison montante et descendante [14]

L’équation est comme suit :

• Iown = [(ɳ x PTotal - PRB x NUsed RB ) / L ] x (1 – α) = 0

• Ioth = [(PRB x Nused-RB ) /L] x ɳ x (1/G)

Avec:

PTotal = puissance de transmission totale maximale d'eNodeB

PRB = alimentation par bloc de ressources

NUsed RB = nombre de blocs de ressource assignés à l'utilisateur

L = signal attenuation (path loss)

G = G-factor

η = cell load (le montant moyen des ressources de fréquences occupées pendant la période

d'intérêt)

α - orthogonally factor

Interference Margin


• IM = 10 log (1 - SINR x ɳ x (1/G))

Fading Margin

• LNF = X * s

Avec:

= Le écart-type du lent fading

X = Valeur calculée selon la loi journal normale

2.2.2 Modèle de Propagation :

Le modèle de propagation permet d’estimer la valeur de l’atténuation du trajet. On distingue

plusieurs types de modèles:

Modèles empiriques : est une formule mathématique utilisée pour permette de prédire

l'impact d'un émetteur sur une certaine zone de réception.

Modèles physiques : prédire la propagation des ondes radio et calculer les trajets des

ondes radio en tenant compte des phénomènes de réflexion et diffraction.

Pour notre étude nous allons choisir le modèle de propagation empirique. Sa formule dépend

de plusieurs facteurs, à savoir :

La fréquence de l’onde.

TX hauteur de l'antenne ( Les hauteurs des antennes de l’émission et de la

réception)

RX hauteur de l'antenne et d'autres

La distance parcourue.

Type de terrain.

Clutter (caractéristiques et densité des bâtiments), etc.

Ces modèles ne peuvent pas prédire le comportement 100% exact de la liaison radio, mais ils

prédisent le comportement le plus probable. Ils sont utilisés pour prédire le rayon de la cellule

à partir de la perte de trajet maximale autorisée.


Il est décisif de noter que les modèles de propagation dépendent du type de zones selon

qu’elles soient urbaines, suburbaines et rurales.

La modèle le plus fréquent est COST-231 HATA Model : il est basé sur les mesures

d’HATA tenue dans la région de Tokyo au Japon . Le modéle Hata est d’ailleurs le modèle de

propagation utilisé par Tunisie Telecom.

2.2.3 Le modèle Cost231-Hata

Le modèle Cost231-Hata est une dilatation du modèle Okumura-Hata à 2 GHz dans les zones

urbaines, puis l’abouter, en ajoutant des achèvements correctives pour tous les autres

entourages (suburbain et rural). L’affaiblissement Lu énoncé en dB est donné par :

Pour un environnement urbain

10 10 10 1046.3 33.9log ( ) 13.82log (h ) (h ) (44.9 6.55log (h ))log (d)b m b mL f a C

(2)

Avec :

Pour la zone urbaine est suburbaine :

10 10(h ) (1.1log ( ) 0.7)h 1.56log ( ) 0.8m ma f f (3)

Pour la zone urbaine dense :

10(h ) 3.2(log (11.75h ))²m ma

Pour la zone urbaine, suburbaine Cm=0 dB

Pour la zone urbaine dense Cm=3 dB.

2.2.4 Détermination du nombre de sites

Après avoir déduit l’affaiblissement du parcours maximum (MAPL) par l’institution d’un

bilan de liaison immuable, nous tentons de déterminer le rayon de la cellule en utilisant le

modèle de propagation adapté. En effet, lorsque l’affaiblissement de parcours est pareil à sa

valeur maximale, la distance parcourue est semblable au rayon de la cellule. Nous allons saisir

un exemple pour bien admettre le principe. Nous supposons que la zone d’affectation est

urbaine et que nous allons y apposer le modèle Cost231-Hata d’équation (2) :


10 10

10

46.3 33.9log ( ) 13.82log (h ) a(h )

44.9 6.55log (h )10

b m

b

MAPL f

cellR

(5)

Une fois le rayon de la cellule 𝑹cel est calculé, nous pouvons calculer l’empreinte du site, que

nous notons 𝑆cell. Cette dernière dépend du nombre de secteurs par site, que nous notons

𝑁secteur. La figure ci-dessous exprime la configuration des secteurs :

Figure 2.1 : Configuration des secteurs cellulaires [15]

Nombre de secteur par site Empreinte

Mono-sectorisé 𝑆𝑐𝑒𝑙𝑙 = 2.6 ∗ Rcell2

Bi-sectorisé 𝑆𝑐𝑒𝑙𝑙 = 1.3 ∗ 2.6 ∗ Rcell2

Tri-sectorisé 𝑆𝑐𝑒𝑙𝑙 = 1.95 ∗ 2.6 ∗ Rcell2

Tableau 1 : Empreinte du site en fonction du nombre de secteurs [16]

Après la résolution de l’empreinte du site, nous pouvons déterminer le nombre de sites

adéquat pour la couverture pour une zone à l’aide de cette formule :

Avec :

Area size : est la surface de la zone de déploiement.

(6)


2.3 Dimensionnement orienté capacité

2.3.1 Introduction

L’objectif de cette partie est de décrire le dimensionnement de la capacité pour le réseau LTE

et d'interpréter les méthodes utilisées et les agents ayant un impact sur la démarche de

planification de la capacité. Cette partie est dissociée en plusieurs sections. La première

section décrit les estimations de débit des cellules, tandis que la seconde partie est sur le

calcul de la demande de trafic. Les sections suivantes exposent l’évaluation de capacité des

sites relevés.

2.3.2 Planification de la capacité LTE

La planification de capacité attribue une estimation des ressources essentielles pour soutenir

un trafic avec un certain niveau de QoS a offert.

La capacité théorique du réseau est réduite par le nombre d'eNodeB installés dans le réseau.

La capacité de la cellule en LTE est apprêtée par plusieurs facteurs, y compris niveau de

l’assombrissement (brouillage), adaptation de planificateur de paquets, modulation de la prise

en charge et des systèmes de codage.

Le link Budget (dimensionnement de couverture) déclenche la perte de chemin d'accès

maximal autorisé et la portée maximale de la cellule, alors que la couverture planification

tient compte de l'interférence en fournissant un modèle approprié. La LTE présente aussi des

capacités comme son prédécesseur des systèmes 3 G.

Par conséquent, l'augmentation des interférences et des bruits en augmentant le nombre

d'utilisateurs va diminuer la couverture cellulaire, forçant le rayon de la cellule à devenir plus

petits. En LTE, le principal indicateur de la capacité est la distribution du SINR dans la

cellule. Dans cette étude, par souci de simplicité, le réseau accès LTE est supposé être limité

dans la couverture par la direction de l'UL et la capacité de DL. L'évaluation de la capacité a

besoin des deux tâches suivantes qui doivent être remplies :

• Être en mesure d'estimer le débit des cellules correspondant aux paramètres utilisés pour

calculer le rayon de la cellule.

• Analyser les entrées de trafic fournies par l'opérateur pour calculer la demande de trafic, qui

comprennent le montant des abonnés, la composition du trafic et les données sur la répartition

géographique des abonnés dans la zone de déploiement.


2.3.3 Calcule du debit moyenne du site (Cell throughput)

L'objectif de la tâche de planification de la capacité est d'obtenir une estimation du nombre de

sites basée sur les besoins en capacité. Les exigences de capacité sont définies par les

opérateurs de réseau basées sur leur trafic prévu. Un débit moyen de cellules est nécessaire

pour calculer le nombre de sites en se fondant sur la capacité. L'évaluation plus précise de la

capacité (débit sous certaines contraintes) de la cellule est donnée en exécutant des

simulations. Dès lors, le dimensionnement se fait généralement à l'aide d'un classeur Excel, la

meilleure solution pour calculer le débit de la cellule est un mappage direct de distribution

SINR obtenu depuis un simulateur dans MCS (ainsi, le débit binaire) ou directement dans un

débit moyen de résultats au niveau du lien approprié.

L’estimation de la capacité exige donc des résultats de la simulation suivante :

• Tableau de répartition moyenne SINR (résultat niveau système), qui fournit le SINR

probabilité

• Débit moyen ou efficacité spectrale par rapport à la moyenne de table SINR (lien niveau

résultat)

Parmi les autres facteurs, les milieux de propagation différents (modèles de propagation,

distance entre les sites) et les configurations de l'antenne se répercutent sur les résultats ci-

dessus. Ainsi, plusieurs tables devraient être disponibles par exemple pour les zones urbaines,

suburbaines et rurales. La probabilité SINR est obtenue en calculant la probabilité

d'occurrence d'une valeur donnée de SINR au bord de la cellule. Toutes ces simulations du

niveau système sont exécutées avec une distance entre les sites prédéfinis. En suivant cette

méthode, les taux de bit pour chaque MCS provient des paramètres OFDM pour LTE. Puis les

valeurs SINR pour soutenir chaque MCS proviennent des tables de recherche qui sont

générées à partir des simulations du niveau de lien.

Par la suite, MCS, pris en charge par chaque valeur de SINR est sélectionné en utilisant la

SINR minimale autorisée d'après les résultats de niveau de lien. Cela donne le taux

correspondant de données prises en charge par la MCS. De cette façon, le débit de données

correspondant à chaque valeur SINR est obtenu pour un scénario spécifique. Pour le modèle

urbain de canal et une distance entre les sites fixe de 1732 m, le débit des liaisons

descendantes pour LTE est indiqué dans le tableau 2 .


MCS SINR (min) (dB) Debit de site en DL

(Mbps)

QPSK 1/3 -0.75 4.00

QPSK 1/2 1.50 6.00

QPSK 2/3 3.50 8.00

16QAM 1/2 7.00 12.00

16QAM 2/3 9.50 16.01

16QAM 4/5 11.50 19.20

64QAM 1/2 11.50 21.0

64QAM 2/3 14.7 24.01

Tableau 2 : Débit moyen des cellules DL pour le LTE [17]

Débit de la cellule est calculé aussi comme suit :

CellThroughput = ∑(SINR_Occurrence_Probability⋅ AverageThroughputSINR)

(7)

allSINRvalues

Avec:

SINR_Occurrence_probabaility = Probabilité d'occurrence d'une valeur SINR

spécifique au bord de la cellule obtenue à l'aide de simulations

AveThroughputSINR = Débit moyen correspond à la valeur SINR

2.3.4 Estimation de la demande de trafic et le facteur surréservation (overbooking

Factor)

Étant donné que la bande passante donnée peut seulement fournir une certaine quantité de

capacité, puis la demande de trafic doit être comprise. La partie complexe est l'analyse de

l'affluence des types d'abonnés différents et des profils de trafic. Le résultat requis est le

facteur de surréservation qui décrit le niveau de multiplexage ou le nombre d'utilisateurs qui

partagent un canal donné ou la capacité.

Les entrées principales sont énumérées ci-dessous:

• Composition du trafic et analyse de l'heure de pointe


• Densité des abonnés

• Volume de données par utilisateur

• Débit de pointe et moyenne

• Profil de trafic quotidien

Le dimensionnement de la capacité se fait séparément pour différents secteurs de services

(urbaines, suburbaines et rurales). Si nous utilisons des exigences correspondant au trafic aux

heures de pointe, cela aboutirait à un overdimensioning. Les ressources précieuses seront

gaspillées durant d'autres heures de la journée et le coût du réseau sera beaucoup plus élevé.

C'est pourquoi il est important de définir le facteur de surréservation (OBF), OBF est le

nombre moyen d'utilisateurs qui peuvent partager une unité donnée du canal. La voie de

traitement utilisé dans le dimensionnement est le débit de pointe. Si nous supposons une

charge des canaux de 100 pour cent, alors l'OBF est simplement égal au rapport entre le pic

et les taux moyens .

Cependant, il n'est pas sécuritaire de dimensionner le réseau avec un chargement à 100 %. Par

conséquent, le facteur d'utilisation de paramètre est introduit. Dans la plupart des réseaux de

données, le facteur d'utilisation est inférieur à 85 pour cent afin de garantir la qualité de

Service (QoS), le coefficient de surréservation (overbooking Factor) est calculé comme suit:

OverbookingFactor = PeakToAverageRatio.UtilisationFactor (8)

2.3.5 Capacité en fonction du nombre des sites

Avec la connaissance de l'estimation de la demande de trafic et les facteurs impliqués , dans

l'ensemble les taux de données requis peuvent être calculés. Selon le facteur de surréservation

décrit ci-dessus, le débit total pour le calcul de la capacité est :

OverallDataRate = NumberOfUsers.PeakDataRate.OverbookingFactor (9)

Le nombre de sites nécessaires pour supporter le trafic total calculé ci-dessus est simplement :

OverallDataRate

NumSitesCapacity = (10)

SiteCapacity


Où le SiteCapacity est un multiple de production cellulaire, qui dépend du nombre de cellules

par site (sans tenir compte de toute limitation matérielle).

Comme ce fut déjà pour l'évaluation de la couverture, le comptage des sites est effectué pour

chaque type de zone de service. Dans les réseaux réels, le nombre est plus petit lors des

premières années de fonctionnement du réseau, lorsque le nombre d'utilisateurs est tout à fait

minime. Mais comme la demande augmente et plus des utilisateurs sont ajoutés au service, le

nombre de sites de capacité prend les devants et des cellules plus petites sont nécessaires.

Conclusion :

Nous avons reservé ce chapitre pour traiter le principe de dimensionnement de l’eNodeB qui

fait intervenir deux composantes : couverture et capacité. Toutes ces notions seront

nécessaires par la suite pour la conception et le développement de notre outil, qui est le sujet

du chapitre suivant.


Chapitre 3 : Conception


Introduction

La conception est une phase importante dans le cycle de développement d’un projet. Le

support de cette phase par des techniques et des outils appropriés est délicat pour produire

une application de grande qualité. La conception doit prendre en compte les besoins,

l’expérience et les capacités de l’utilisateur. Ainsi, nous allons utiliser le standard industriel de

modélisation des objets UML 2.0 (Unified Modeling Language) qui est l'outil le plus

approprié à être utilisé dans ce cadre.

Dans ce chapitre, nous élaborerons une étude conceptuelle détaillée de notre application, telle

que le diagramme des classes, les diagrammes d’activités et les diagrammes de cas

d’utilisation.

3.1 Spécification des besoins

La phase. spécification.est. une étape primordiale.dans.le.déroulement.du.projet. Dans cette

section, nous.allons.présenter.et.modéliser.les.choix.pris.au.cours.de.la conception.et de la

réalisation.

Les besoins.de ce travail.viennent.de la nécessité de.palier les insuffisances.des.couvertures

pour.le.système.LTE. Cela.nécessite.une.bonne.conception.pour.dimensionner les.zones et de

bien.partager.les.capacités pour gérer.les besoins.des.abonnés.

Ces fonctionnalités.nécessitent.généralement.la présence.de l’état.actuel d’un.équipement

donné comme.un.ENodeB. Pour.satisfaire ces.besoins, notre outil.doit prendre en.charge

plusieurs.fonctionnalités.qui.visent.essentiellement.à.assurer à.l’administrateur pouvoir de

dimensionner des ENodeB.selon la.couverture.et la capacité. Après l’étude.et.l’analyse.des

.méthodes.déjà faite .au .2éme.chapitre, .on.conclut que.les fonctionnalités de l’outil sont :

Dimensionnement.orienté couverture.pour eNodeB : établir.le bilan de.liaison radio,

calculer.l’affaiblissement de.trajet maximum.pour.déduire le.rayon de la.cellule, et par

suite.les nombres.des eNodeB.

Dimensionnement.orienté capacité.pour.eNodeB.: établir le modèle.de trafic, .calculer

la capacité.de la.cellule, .estimer le.débit binaire.du.site et.enfin déduire le nombre des

eNodeB.

Elaborer.un.rapport qui.contient.tous.les paramètres qui.interviennent.dans

le.dimensionnement.


3.1.1 Besoins fonctionnels

Plusieurs facteurs peuvent entrer en jeu dans ce type de besoins, qui sont présentés comme

suit:

L’utilisateur doit être authentifié grâce à un login et un mot de passe avant d’accéder

aux interfaces de calcul.

L’utilisateur doit calculer le bilan de liaison radio (RLB) qui comprent Max pathloss,

EIR, SINR.

En utilisant le modèle de cost-HATA 231, l’utilisateur calcule le rayon de la cellule

pour déterminer le nombre des eNodeB.

L’utilisateur a besoin d’une autre interface afin de calculer le dimensionnement de la

capacité.

Après l’insertion des paramètres nécessaires. Les résultats finaux seront affichés dans

une interface.

3.1.2 Besoins non fonctionnels

Ce sont des nécessités qui ne concernent pas précisément le comportement du système mais

plutôt l’assimilation des contraintes internes peuvent être presentés dans les points suivants :

• Le code doit être clair pour permettre de futurs évolutions et améliorations.

• L’ergonomie : l’application donne une interface simple et facile à utiliser.

• La sécurité : l’application doit respecter la confidentialité des données.

• Garantir l’intégrité et l’agrégation des données à chaque mise à jour et à chaque intégration.

3.2 Outils de conception

3.2.1 Choix du langage de modélisation

On a choisi UML (Unified Modeling Language) qui est un langage graphique conçu pour

représenter et détailler les composants d’un système. Ce choix est justifié essentiellement par

diverses opportunités qu’offre ce langage.

Par voie de conséquence, UML :

- Standardise l’élaboration et la construction des logiciels ;

- Limite les ambiguïtés grâce à son formalisme ;


- Normalise les concepts et les objets ;

- Facilite la représentation et la compréhension des solutions objets ;

- Construit un langage universel indépendant des langages de programmation.

La modélisation UML contient 3 types de vue :

les vues statiques :

Diagrammes de classes.

Le vue fonctionnel :

Diagramme de cas d’utilisation.

les vues dynamiques :

Diagrammes de séquence.

3.2.2 Logiciel de modélisation : Microsoft Visual studio ultimate 2012

Visual Studio est un ensemble complet d'outils de développement permettant de générer

des applications Web ASP.NET, des Services Web XML, des applications bureautiques et des

applications mobiles. Visual Basic, Visual C++, Visual C# et Visual J# utilisent tous le même

environnement de développement intégré (IDE, Integrated Development Environment) , le

visuel studio ultimate Edition prend en charge non seulement UML mais aussi la

DRE et SysML .

3.3 Les diagrammes UML

3.3.1 Le diagramme de cas d’utilisation

Un diagramme de cas d’utilisation décrit le comportement d'un système du point de vue d'un

utilisateur ce qui sert à comprendre et à structurer ses besoins qui sont le but attendu par le

système à développer. Ainsi, il a pour fonction de représenter les acteurs, les cas d'utilisation

et les relations entre eux.

Diagramme de cas d’utilisation globale

Dans cette partie, nous identifions les besoins de l’outil ainsi que les services offertes par

notre application.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Applications_Web

http://fr.wikipedia.org/wiki/ASP.NET

http://fr.wikipedia.org/wiki/Services_Web

http://fr.wikipedia.org/wiki/Extensible_Markup_Language

http://fr.wikipedia.org/wiki/Visual_Basic

http://fr.wikipedia.org/wiki/Visual_C%2B%2B

http://fr.wikipedia.org/wiki/Visual_C_Sharp

http://fr.wikipedia.org/wiki/Visual_Java_Sharp

http://fr.wikipedia.org/wiki/Integrated_Development_Environment

http://www.visual-paradigm.com/product/vpuml/features/dbmodeling.jsp

http://www.visual-paradigm.com/product/vpuml/features/dbmodeling.jsp

http://www.visual-paradigm.com/product/vpuml/features/sysml.jsp


Figure 3.1 : diagramme de cas d’utilisation globale

L’acteur de l’application : le responsable de dimensionnement c’est la seule personne qui a le

droit d’accéder à l’application pour effectuer l’opération de dimensionnement, il doit donc

tout d’abord s’identifier.

Il a une tâche globale qui est de gérer des opérations de dimensionnement, et il peut consulter

ces tâches, en ajouter et en supprimer .

Par la suite il peut commencer la saisie des paramètres d’entrée et les exigences de couverture

et de capacité dans les menus suivants: «Dimensionnement de couverture»,

«dimensionnement de capacité».

Diagramme de cas d’utilisation «Dimensionnement de couverture»

Figure 3.2 : Diagramme de cas d’utilisation «Dimensionnement de couverture»


L’acteur doit saisir les paramètres d’entrée et les exigences de couverture tel que Radio Link

Budget, max path loss, Radius dans le menu: «Dimensionnement de couverture». Les

sorties de ce module sont :

Le rayon de la couverture.

Nombre d’eNodeB.

Diagramme de cas d’utilisation «Dimensionnement de capacité»

Figure 3.3 : Diagramme de cas d’utilisation «Dimensionnement de capacité»

Le responsable de dimensionnement ici calcule d’abord la capacité totale des abonnés d’une

région déjà choisie au début de chaque nouvelle opération, puis il configuré la capacité des

sites.

Les sorties de ce module sont :

Le trafic total des abonnés.

La capacité de la cellule en DL.

Le nombre d’eNodeB.

3.3.2 Le diagramme de classe

Il représente les classes intervenant dans l’outil de planification. Le diagramme de classe est

une représentation statique des éléments qui composent un système et de leurs relations.


Chaque application qui va mettre en œuvre le système sera une instance des différentes

classes qui le compose. A ce titre il faudra bien garder à l'esprit qu'une classe est un modèle et

l'objet sa réalisation. Le fonctionnement dynamique d'une classe pourra être modélisé à

travers des diagrammes d'état ou d'activité

Dans notre cas, le diagramme de classes contient les classes primordiales utilisées dans notre

application avec leurs différents attributs qui seront utilisés plus tard comme des paramètres,

ainsi que les relations entre les classes qui précisent le fonctionnement de notre outil.

Figure3.4 : Diagramme de classe

Description

Dans cette partie, nous expliquons le but de l’implémentation de chaque classe dans notre

outil de Dimensionnement.


Classe Paramètre zone : les attributs de cette classe contiennent tous les paramètres de

la zone à planifier, comme le type d’une zone (dense urbaine, urbaine, rurale), la

fréquence à utiliser et la perte de pénétration, il y a comme méthodes 3 fonctions à

savoir ajouter , modifier et supprimer , cette classe a une association avec la classe

d’opération, chaque paramètre zone peut subir plusieurs opérations mais chaque

opération ne peut contenir qu’un paramètre zone .

Classe coverage dimensionning : les attributs contiennent les paramètres d’entrée

pour calculer le Radio link budget ,Max path loss et Cell Radius , pour déterminer le

nombre des stations EnodeB à exploiter , il a comme méthodes 3 fonctions à savoir

ajouter , modifier et supprimer , cette classe a une association avec la classe opération

, chaque opération de dimensionnement de couverture est liée à une seule opération .

Classe capacity dimentionning : les attributs associés à cette classe contiennent des

paramètres qui aident à calculer la capacité maximale d’un site pour un mois et le

trafic total de tous les abonnés pour déterminer et calculer le nombre total des sites a

introduire. il a comme méthodes 3 fonctions à savoir ajouter, modifier et supprimer.

Cette classe a une association avec la classe opération, chaque opération de

dimensionnement de capacité est liée à une seule opération.

Classe User : les attributs associés présentent les informations propres à chaque

utilisateur (responsable de dimensionnement), chaque utilisateur peut exécuter

plusieurs opérations mais au contraire chaque opération n’est exécuté que par un seul

utilisateur.

3.3.3 Le diagramme de séquence

Les principales informations contenues dans un diagramme de séquence sont les messages

échangés entre les lignes de vie, présentés dans un ordre chronologique. Ainsi, contrairement

au diagramme de communication, le temps y est représenté explicitement par une dimension

(la dimension verticale) qui s’écoule de haut en bas.

Diagramme de séquence « Authentification »

Pour des raisons de sécurité, seul le responsable de dimensionnement a le droit d’accès à

l’application. Cette procédure se déroule comme suit :


Figure 3.5 : diagramme de séquence « Authentification »

- Scénario du cas s’authentifier :

Le responsable saisit les données d’authentification, ensuite le système vérifie l’identité entrée

et autorise l’accès, sinon il affiche un message de vérification du login et du mot de passe.


Diagramme de séquence « générale »

Figure 3.5 : Diagramme de séquence « générale »


3.4 Conclusion

Dans ce chapitre nous avons précisé la spécification des besoins fonctionnels et non

fonctionnels qui consiste en l’identification des cas d’utilisation. En effet, nous

avons accumulé les différents éléments de modélisation de notre solution qui nous aide dans

la réalisation de notre application

Après l’identification des différents scénarios, nous allons présenter dans le chapitre suivant la

réalisation détaillée de notre application.

http://www.linternaute.com/dictionnaire/fr/definition/accumuler/


Chapitre 4 : Réalisation et planification


Introduction

Dans cette partie nous allons présenter l’ensemble de la bibliothèque et de la technologie

utilisée dans la réalisation de ce projet. Ainsi que l’application réalisée avec ces interfaces.

4.1 Etude technique

L'étude technique est une phase d'adaptation de la conception à l'architecture technique. Elle a

pour objectif de décrire au plan fonctionnel la solution à réaliser d'une manière détaillée ainsi

que la description des traitements. Cette étude, qui suit l'étude détaillée, constitue le

complément de spécification informatique nécessaire pour assurer la réalisation du futur

système.

Cette étude permet également de déterminer:

La structure informatique de la base de données,

L'architecture des programmes,

La structure de chaque programme et l'accès aux données.

Pour la réalisation de notre application, nous avons eu recours à plusieurs moyens matériels et

logiciels :

4.1.1 Matériels de base :

Les différentes étapes de réalisation de notre projet sont réalisées sur une machine présentant

les caractéristiques suivantes :

Processeur Intel (R) Core (TM) i5 -2430M 2.40 GHz (4 CPU).

Disque dur de capacité : 500Go.

Mémoire RAM : 4 Go.

Système d’exploitation : Windows 8 Professionnel avec 64 bits

4.1.2 Environnement logiciel

Visual C#

C# est un langage de programmation conçu pour la création d'une large gamme d'applications

qui s'exécutent sur le .NET Framework. C# est simple, puissant, de type sécurisé et orienté

objet. Avec ses nombreuses innovations, C# permet le développement rapide d'applications

tout en conservant la simplicité et l'élégance des langages de style C.


Visual C# est une implémentation du langage C# par Microsoft.Visual Studio prend en charge

Visual C# avec un éditeur de code complet, un compilateur, des modèles de projet, des

concepteurs, des Assistants Code, un débogueur puissant et simple d'utilisation, ainsi que

d'autres outils. La bibliothèque de classes .NET Framework donne accès à de nombreux

services de système d'exploitation et d'autres classes utiles et bien conçues qui permettent

d'accélérer considérablement le cycle de développement.

MySQL

MySQL (My Structured Query Langage-Langage de requêtes structurées) est un système de

gestion de bases de données relationnelles dédiées Open source. Il est très rapide, fiable et

facile à utiliser et gratuit. Il est été développé à l’origine pour gérer de très grandes bases de

données beaucoup plus rapidement que d’autres programmes. Il offre un ensemble de

fonctionnalités large et riche. Sa rapidité et sa sécurisation en font un outil idéal pour les

applications internet .

4.2 Vue globale du projet :

Figure 4.1 : vue globale du projet

Notre projet est composé essentiellement de trois parties :

Les références

Les Modéles


Les interfaces

Figure 4.2 : les références

Ces références représentent les bibliothèques nécessaires du framework .net pour que

l’application puisse tourner.

On note par exemple system.data et entityframework qu’on utilisent pour l’accès aux

données.

Modèle de données :

Figure 4.3 : les modéles

Pour accèder à notre base de données on utilise un ORM(object relational mapping) c’est le

ADO.Net entity framework.


Ce modèle contient les classes(cd,c,di,op,par,user) qui sont des tables dans notre base de

données. Ce modèle nous permet d’ajouter, modifier, supprimer et chercher facilement des

données.

4.3 Présentation des interfaces

Après les phases d’étude de l’existant, pour la conception et la modélisation fonctionnelle et

organisationnelle nous avons développé les interfaces de notre application, notre application

se compose essentiellement de quatre interfaces comme l’indique la figure ci-dessous.

Figure 4.4 : les interfaces graphiques

4.3.1 L’interface d’authentification

La page d’accueil sert à authentifier les utilisateurs de l’application au moyen d’un identifiant

et un mot de passe. Si l’identifiant est non valide un message de demande pour vérifier les

paramètres de connections s’affiche :

Figure 4.5 : Interface d’authentification


Si l’un de deux paramètres est faux, un message apparait comme celui-ci :

Figure 4.6 : Echec d’authentification

4.3.2 Interface d’accueil

Figure 4.7 : interface d’accueil


Cette interface contient deux menus, pour gérer une nouvelle opération de dimensionnement

(couverture + capacité), le responsable de planification peut aussi consulter l’historique des

anciennes opérations.

4.3.3 Interface paramètre Zone

Figure 4.8 : interface paramètre zone

On introduit tout d’abord un titre d’opération pour faciliter la consultation par la suite et on

introduit les caractéristiques du zone à dimensionner. Le bouton « suivant » nous donne

l’interface bilan de liaison radio (radio Link budget).

4.3.4 Interface Radio Link budget (bilan de liaison radio)

Figure 4.9 : interface Radio Link budget


A travers cette interface on introduit , les valeurs concernant le transmetteur, le bouton

« default » introduit aussi des valeurs prés définie par le fournisseur le plus indiqué

ERICSSON.

4.3.5 Interface Cell Radius COST-HATA 231

Figure 4.10 : Interface Cell Radius COST-HATA 231

On a choisi le modél COST-HATA 231 pour le dimensionnement de couverture.

4.3.6 Interface Résultat de dimensionnement de couverture

Figure 4.11 : Interface Résultat de dimensionnement de couverture


Après le calcul des paramètres précédents, le résultat final s’affiche dans cette fenêtre qui

contient l’EIRP,l’interference noise density, le max pathloss, le rx sensitivité,le rayon du site,

la couverture d’un site et enfin le nombre des stations EnodeB a déployer.

Le tableau ci-dessous représente les résultats pour le modèle Cost-231 Hata sur la fréquence

2600 MHz:

Urbain dense Urbain Suburbain Rural

Hauteur

eNodeB[m]

30 30

45 60

Hauteur

receiver [m]

1.5

Perte de

pénétration [dB]

20 16

12 7

Surface [Km2] 47.00

Rayon de

couverture [Km]

0,343 0,400

1,131 5,252

Nombre de site 64 47 7 1

Tableau 3 : les résultats pour le modèle Cost-231 Hata sur la fréquence 2600

MHz [18]

Le bouton « Dim capacité » nous affiche l’ecran de dimensionnement de capacité.

4.3.7 Interface dimensionnement de capacité


Figure 4.12 : Interface dimensionnement de capacité

Après avoir rempli les différents champs des paramètres concernant le trafic des abonnés et

des sites, le bouton suivant affiche le Nombre estimé de EnodeB à déployer.

4.3.8 Interface résultat Final de dimensionnement de capacité

Cette interface a comme paramètre de sortie « site capacity » qui sert au trafic total transmis

par un site pendant un mois ainsi que « nombre EnodeB » a déployer.

Figure 4.13 : Interface résultat dimensionnement de capacité

Le bouton suivant affiche le rapport final en comparant les deux résultats de nombres

d’EnodeB dans les deux différents dimensionnements (couverture et capacité) on choisissant

le plus grand.


4.3.9 Interface consultation

Après avoir terminé une opération, on peut consulter nos anciennes opérations dans le menu

« consultation ».

Figure 4.14 : Interface consultation des anciens opérations

4.4 La phase de planification

4.4.1 Présentation de l'environnement de travail

Nous avons choisi pour la planification et l’implémentation des sites le simulateur Atoll

Wireless network engineering 3.1.2.58 , nous pouvons planifier plusieurs type de systémes de

radio mobile tel que : GSM , GPRS , UMTS , WCDMA , WIMAX et LTE , nous avons choisi

LTE.


Figure 4.15 : type de projet dans ATOLL

4.4.2 Etape de planification Atoll

Choix de systèmes de coordonnées

Tout d’abord il faut choisissez le système de coordonnés :

Figure 4.16 : systèmes de coordonnées dans ATOLL


Zone de couverture :

Le but du projet est de dimensionner et de planifier des sites EnodeB dans la zone « Tozeur

ville » . La zone de couverture a une superficie de 32m². On va assurer une bonne couverture

et une qualité de signal (rapport signal/bruit) optimisé et un débit de navigation optimal.

Figure 4.17 : carte topographie de Tozeur ville

La carte contient les données topographiques et morphologiques de la zone à planifier. Les

données peuvent être aussi sous forme de vecteurs indiquant par exemple les routes, le bord

de la mer, les lacs, les aéroports....

Implémentation des sites :

Nous avons introduit 12 sites tri sectoriels comme l’indique notre outil de

dimensionnement et nous avons choisi la zone exacte à planifier, par un contour de la forme

hexagonale par la Computation zone. On mentionne ses limites par Focus zone.


Figure 4.18 : Implémentation des sites dans la carte

Il faut configurer tout d’abord le calcul des paramètres de l’émetteur et du récepteur en

indiquant la perte due au bruit et la perte totale.

Figure 4.19 : les paramètres de l’émetteur et du récepteur

Simulation orientée couverture


Figure 4.20 : Simulation du zone orienté couverture

On distingue ici que la plupart de la zone est couverte avec un haut niveau de signal (signal

level < 70dbm en rouge). Donc la répartition des sites est bien planifiée.

Nous remarquons que les valeurs de puissance du signal les plus élevées sont concentrées

autour des sites, et ces valeurs diminuent en s’éloignant des émetteurs à cause des

atténuations.

L’histogramme suivant (figure n°4.21) démontre le pourcentage de zones couvertes en

fonction du niveau du signal.


Figure 4.21 : Histogramme de la prédiction de couverture

Simulation orientée débit de navigation (trafic)


Figure 4.22 : Simulation du zone orienté débit DL (throughput)

La plupart de la ville posséde un débit d’accès élevé (400 Mbps) indiqué par la couleur rouge

et jaune dans la carte. L’histogramme suivant (figure n°4.23) montre les debit de zones

couvertes en fonction du surface du zone planifiée.

Figure 4.23 : Histogramme coverage by DL throughput


Simulation orienté rapport signal/bruit (C/N )

Figure 4.24 : Simulation du zone orienté rapport signal / bruit

Nous remarquons que le niveau du rapport signal sur bruit C/N autour des sites est satisfaisant

( abscence du couleur bleue qui présente le signal bruité.

Résultat de la simulation :

L’impression d’écran suivante illustre le résultat de la simulation (couverture + capacité).


Figure 4.24 : résultat final de la simulation

4.5 Conclusion

Dans ce chapitre de réalisation et de planification, nous avons suivi toutes les étapes de

réalisation de notre application. Ainsi, nous avons effectués des impressions d’écran dans

lesquelles nous démontrons les différentes étapes de l’application. Enfin, une partie de

planification finale sert à entériner les résultats obtenus.

http://www.synonymes.com/synonyme.php?mot=ent%E9riner


Conclusion générale et perspectives


Les progrès dans le domaine des télécommunications est croissant. De ce fait, de nos jours, un

abonné est susceptible non seulement d’établir une connexion à tout moment pour récupérer

ce dont il a besoin, mais en plus, il est capable de d’accéder à d’une multitude de services à

travers le même réseau. C’est le principe de la convergence des réseaux auxquels répondent

les réseaux de nouvelle génération et en particulier le LTE-A. l’objectif principal de ce projet

était de créer un outil évolutif de planification et de dimensionnement du réseau d’accès de l

’E-UTRAN pour fournir une solution d’estimation dans LTE-Advanced.

Nous avons donc commencé par une présentation générale de la technologie Radio Mobile

LTE, des innovations apportées en comparaison aux technologies précédentes, les

caractéristiques de l’architecture LTE-A, les différentes interfaces, mais aussi les canaux

radio, les exigences LTE-A et les QOS offert. Puis nous avons complété cela par une étude

bibliographique approfondie sur le dimensionnement orienté capacité et orienté couverture.

Ce processus, caractérisé par sa complexité, est nécessaire pour fixer le nombre des sites

optimisés et pour pourvoir générer des statistiques qui paraissent très utiles à la phase de

planification.

Après ce travail de présentation, nous avons exposé l’outil développé en décrivant les

interfaces graphiques avec des valeurs réelles pour les interpréter par la suite dans le cadre de

la validation de notre solution. Une fois les résultats obtenus, nous avons procédé à

L’interprétation et à la phase de validation .Nous avons comparés les résultats obtenus par une

simulation sur ATOLL afin de les comparer avec les solutions théoriques et pratiques sur une

zone bien définie.

Bien que les résultats obtenus soient en général concluants, quelques points peuvent les

améliorer. Avec plus de temps, nous aurions pu ajouter un module cartographique à notre

application pour permettre la lecture des modèles numériques du terrain, le paramétrage des sites,

la sélection des emplacements des sites et l’élaboration des prédictions et des simulations dans la

zone d’étude pour accomplir le processus de la planification.


Bibliographies


[1] Pierre Beaufils ., "Réseaux 4G technologies et services", hermes science, novembre 2008.

[2] http://www.efort.com/r_tutoriels/LTE_SAE_EFORT.pdf consulté le 08/08/14

[3] Yvon Sosthène Yameogo , Études de nouvelles techniques d'estimation et d'égalisation

de canal adaptés au système SC-FDMA, 2011.

[4] Office fédéral de la communication OFCOM, Notice d'information 3GPP-LTE , mai

2010

[5] China Mobile, Implementing LTE FDD/TDD Convergence Network in the age of Mobile

Internet, juin 2013.

[6] Muhammad Razin Ibn Azad , Multiple Antenna Technique (MIMO) , 29 May, 2012

[7] Yannick Bouguen , LTE et les réseaux 4G , 2012

[8] Mohamed daoued , A-LTE planning , Project de fin études ,juin 2013.

[9] Abdul basset syed , Dimensioning of LTE Network , these master , fevrier 2009

[10] 3GPP Technical Specification TS 36.300 V8.2.0, “E-UTRA and E-UTRAN Overall

Description; Stage 2”

[11] 3GPP Technical Report TR 25.813, “Radio Interface Protocol Aspects for Evolved

UTRA”, version 7.0.0

[12] Preben Mogensen, “LTE Capacity compared to the Shannon Bound,” IEEE 65th

Vehicular Technology Conference, 2007. VTC2007-Spring. April 2007.

[13] 3GPP Technical Specification TS 36.211 V8.0.0, “E-UTRA Physical channels and

Modulation”

[14] “Introduction to Wireless Links for Digital Communications: Radio Link Budget”.

, Enigmatic consulté le 10/11/14, site web:

http://www.enigmaticconsulting.com/Communications_articles/Radio_intro_article/Radio_intro_article.html

[15] Hunukumbure. M.; Vadgama. S.; “Radio Network Dimensionign and

Planning for WiMAX Networks”. Fujitsu consulté le 25/10/14 ,site web:

www.fujitsu.com/downloads/MAG/vol43-4/paper09.pdf.

http://www.efort.com/r_tutoriels/LTE_SAE_EFORT.pdf%20%20consulté%20le%2008/08/14

http://www.google.tn/search?hl=fr&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22Yvon+Sosth%C3%A8ne+Yameogo%22

http://www.enigmaticconsulting.com/Communications_articles/Radio_intro_article/Radio_intro_article.html

http://www.fujitsu.com/downloads/MAG/vol43-4/paper09.pdf


[16] “Introduction to Wireless Links for Digital Communications: Radio Link Budget”.

Ajouter 29 Novembre, 2007, de la part Enigmatic Consulté le 17/10/14, site web:

http://www.enigmaticconsulting.com/Communications_articles/Radio_intro_article/Radio_intro_a

rticle.html

[17] 3GPP technical Report TS 36.414 V0.1.1, “E-UTRAN; S1 data transport”.

[18] Bissell, C. Chapman, D., “Modelling applications of spreadsheets [in engineering],”

IEEE .Juillet 1989.


Annexes


Annexe 1 : Cables Losses

Tableau 4 : Les perte des feeders par rapport la frequence

Annexe 2 : Etude de cas de dimensionnement à Munich avec 2 frequence 700 Mhz et

2600 Mhz

Cities Number of

User

morphology Number Sites

of 700 MHz

Number sites of

2.6 GHz

Altstadt-Lehel 169.884 Urban 5 6

Ludwigsvorstadt-

Isarvorstadt

411.624 Urban 12 14

Maxvorstadt 414.522 Urban 12 15

Schwabing-West 535.977 Urban 15 19

Au-Haidhausen 489.438 Urban 14 17

Sendling 334.314 Urban 10 12

Sendling-Westpark 458.127 Urban 13 16

Schwanthalerhöhe 234.927 Urban 7 8

Neuhausen-

Nymphenburg

761.436 Urban 21 26

Moosach 429.786 Urban 12 15

Milbertshofen-Am Hart 602.928 Urban 17 21

Schwabing-Freimann 561.87 Urban 16 19

Bogenhausen 680.913 Urban 19 24

Berg am Laim 351.081 Urban 10 12

Trudering-Riem 485.235 Urban 14 17

Ramersdorf-Perlach 924.201 Urban 26 32

Type Size

Feeders Loss (dB/100m)

450

MHz

700

MHz

800

MHz

900

MHz

1700

MHz

1800

MHz

2000

MHz

2100

MHz

2300

MHz

2500

MHz

3400

MHz

500

0

MHz

LDFA 1/2" 4.7 6 6.4 6.8 9.7 10 10.6 11 11.5 12 14 18

AL5 7/8" 2.7 3 3.6 4 5.5 5.7 6.7 6 6.5 6.8 8 10

LDP6 5/4" 1.7 2 2 2.6 3.8 4 4 4.3 4.5 4.8

AL7 13/8" 1.5 2 2 2 3 3 3 3.7 4 4


Obergiesing 423.063 Urban 12 15

Untergiesing-

Harlaching

432.675 Urban 12 15

Thalkirchen-

Obersendling -

Forstenried-

Fürstenried-Solln

726.309 Urban

20 25

Hadern 404.937 Urban 12 14

Pasing-Obermenzing 573.867 Urban 16 20

Aubing-Lochhausen-

Langwied

340.713 Urban 10 12

Allach-Untermenzing 249.57 Urban 7 9

Feldmoching-

Hasenbergl

488.205 Urban 14 17

Laim 450.738 Urban 13 16

Munich Center 11936.34 339 416

Tableau 5 : Etude de cas de dimensionnement à Munich avec 2 frequence 700

Mhz et 2600 Mhz

Annexe 3 : Comparaison de RLB ( radio link Budget) entre GSM/HSPA/LTE

Figure A1 : comparaison du RLB entre dufferent technologie en uplink et

downlink

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